Puedes pensar en ello como origami, origami de muy alta tecnología. Investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado una técnica para fabricar tridimensionales, estructuras de silicio monocristalino a partir de películas delgadas mediante el acoplamiento de fotolitografía y un proceso de auto-plegado impulsado por interacciones capilares.

Las películas, solo unas pocas micras de espesor, ofrecen una flexibilidad mecánica que no es posible con piezas más gruesas del mismo material.

"Este es un enfoque completamente diferente para hacer estructuras tridimensionales, "dijo Ralph G. Nuzzo, el Profesor G. L. Clark de Química en Illinois. "Estamos abriendo una nueva ventana a lo que se puede hacer en los procesos de autoensamblaje".

Nuzzo es autor correspondiente de un artículo aceptado para su publicación en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . El documento se publicará en el sitio web de la edición temprana de la revista la semana del 23 de noviembre.

Como demostración del nuevo sistema capilar, proceso de autoensamblaje, Nuzzo y sus colegas construyeron células solares de silicio de forma esférica y cilíndrica y evaluaron su rendimiento.

Los investigadores también desarrollaron un modelo predictivo que tiene en cuenta el tipo de película delgada que se utilizará, las propiedades mecánicas de la película y la forma estructural deseada.

"El modelo identifica las condiciones críticas para el auto-plegado de diferentes formas geométricas, "dijo el profesor de ciencias mecánicas e ingeniería K. Jimmy Hsia." Usando el modelo, podemos mejorar el proceso de plegado, seleccionar el mejor material para lograr ciertos objetivos, y predecir cómo se comportará la estructura para un material dado, espesor y forma ".

Para fabricar sus células solares independientes, los investigadores comenzaron usando fotolitografía para definir la forma geométrica deseada en una película delgada de silicio monocristalino, que estaba montado en una gruesa, oblea de silicio aislada. Próximo, quitaron el silicio expuesto con grabador, corte la lámina de silicio restante con ácido, y soltó la lámina de la oblea. Luego colocaron una pequeña gota de agua en el centro del patrón de la lámina.

A medida que el agua se evaporó, fuerzas capilares juntaron los bordes de la lámina, haciendo que la lámina se enrolle alrededor de la gota de agua.

Para conservar la forma deseada después de que el agua se haya evaporado por completo, los investigadores colocaron un pequeño trozo de vidrio, recubierto con un adhesivo, en el centro del patrón de la lámina. El vidrio "congeló" la estructura tridimensional en su lugar, una vez que haya alcanzado el estado doblado deseado.

"Las estructuras fotovoltaicas resultantes, aún no optimizado para el rendimiento eléctrico, ofrecen un enfoque prometedor para la recolección eficiente de energía solar con películas delgadas, "dijo Jennifer A. Lewis, el profesor Thurnauer de Ciencia e Ingeniería de Materiales y director del Laboratorio de Investigación de Materiales Frederick Seitz de la universidad.

A diferencia de lo convencional, células solares planas, la curva, Las estructuras tridimensionales también sirven como ópticas de seguimiento pasivo al absorber la luz de casi todas las direcciones.

"Podemos esperar de esta demostración de referencia a las estructuras fotovoltaicas hechas de películas delgadas que se comportan como si fueran ópticamente densas, y mucho más eficiente, "Dijo Lewis.

El nuevo proceso de autoensamblaje se puede aplicar a una variedad de materiales de película delgada, no solo silicio, los investigadores anotaron en su artículo.

Fuente:Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (noticias:web)